磁性多層膜－ＣｏＦｅＢ積層電極を用いた微細磁気トンネル接合に関する研究

磁性多层膜-CoFeB堆叠电极精细磁隧道结研究

基本信息

批准号：
14J05000
负责人：
石川慎也
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

磁気トンネル接合 (MTJ)を用いた不揮発性メモリは、ワーキングメモリとして必要な特性 (高速性・非破壊読出し・書き込み耐性・低電圧動作)を備えており、高性能・低消費電力ワーキングメモリとして期待されている。MTJを用いたワーキングメモリで、特にDRAMの代替を目指す場合には、大容量化のための微細化、高速読み込みのための高いトンネル磁気抵抗 (TMR)比、情報を安定に保持するための高熱安定性指数、低書き込み電流を同時に満足するMTJを開発する必要がある。私は昨年度までに、CoFeBと[Co/Pt]多層膜を組み合わせた構造を用いて、直径17 nmで応用に十分な熱安定性指数と約100%のTMR比を有するMTJを実現し、またPtをPdに置き換えた構造で高熱安定性指数を維持しながら、ダンピング定数と書き込み電流を低減することに成功している。当該年度は、微細MTJ素子で高TMR比・高熱安定性指数・低書き込み電流を実現する材料の指針の確立、ダンピング定数が書き込み電流に与える影響の明確化、のために、CoFeB/Ta/[Co/Pt (Pd)]記録層を用いたMTJ素子の熱安定性指数並びに書き込み電流の垂直磁界依存性を評価した。その結果、Co/Pd多層膜を用いた構造の方が、Co/Pt多層膜を用いた構造よりも熱安定性指数と書き込み電流の比であるΔ/IC0が大きく効率の良い電流誘起磁化反転をしていること、またそれより算出されるダンピング定数がブランケット膜におけるダンピング定数とおおよそ一致することを明らかにした。これらの結果より、微細MTJ素子で高TMR比・高熱安定性指数・低書き込み電流を実現するためには、高垂直磁気異方性エネルギーと低ダンピング定数を有する材料をCoFeBと組み合わせることが有効であることを示した。

使用磁性隧道连接（MTJ）的非易失性存储器具有工作记忆所需的特征（高速，无损读数，写电阻，低压操作），并且有望是高性能，低功率的工作记忆。在使用MTJS的工作记忆中，尤其是在旨在替换DRAM时，有必要开发MTJ，以同时满足大容量，高隧道磁磁力（TMR）比率的高速读数，高速读数，高热稳定性指数的高隧道磁力（TMR）比，以获取稳定信息和低写入电流。直到去年，我一直以直径为17 nm的直径和足够的热稳定性指数和TMR比率约为100％的MTJ，用于使用结合COFEB和[CO/PT]多层膜的结构，并成功地降低了与高热稳定性的结构相结合，并成功地与PT一起替换了pt，并成功地降低了热水稳定性。 In this fiscal year, we evaluated the thermal stability index and perpendicular magnetic field dependence of the write current of MTJ elements using the CoFeB/Ta/[Co/Pt (Pd)] recording layer to establish guidelines for materials that achieve high TMR ratio, high thermal stability index and low write current with fine MTJ elements, and clarify the effect of damping constants on write current.结果，据揭示了使用CO/PD多层膜的结构具有更大，更有效的电流诱导的磁化强度反演，这是与使用CO/PT多层膜相比，热稳定性指数与写入电流的比率，并且该结构使用CO/PT多层膜的结构，并且计算出的减湿与狭窄胶片的凝聚在狭窄的胶片中不断结合。这些结果表明，为了达到高的TMR比，高热稳定性指数和具有细MTJ元素的低写入电流，将材料与具有高垂直磁性各向异性能量的COFEB相结合是有效的。